Способ получения н-бутилового спирта из топинамбура

Способ предусматривает получение н-бутилового спирта путем анаэробного сбраживания ацетонобутиловыми бактериями сусла, полученного из измельченных клубней топинамбура. Изобретение позволяет увеличить выход н-бутилового спирта, сократить время сбраживания и снизить себестоимость получаемого продукта. 2 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу производства н-бутилового спирта из возобновляемых растительных биоресурсов. Известно, что при сбраживании различных углеводов ацетонобутиловыми бактериями синтезируются одновременно три целевых продукта, получивших общее название органические растворители: н-бутиловый спирт, ацетон и этанол, процентное соотношение которых колеблется в пределах 60:30:10. Это соотношение не является строго постоянным и может варьировать в сторону увеличения выхода того или иного продукта брожения. Наиболее ценный из органических растворителей - бутиловый спирт (н-бутанол). Н-бутанол является усовершенствованным экологически чистым биотопливом и по своим эксплуатационным свойствам ближе к неэтилированному бензину, чем традиционным видам топлива, что позволяет использовать его в качестве добавки к автомобильному топливу.

Известен способ, в результате которого за 68-72 часа брожения на мучных средах ацетонобутиловыми бактериями в культуральной жидкости накапливается 13,5-15,5 г/дм3 органических растворителей, в том числе н-бутилового спирта 9,0-10,0 г/дм3, ацетона 3,5-4,0 г/дм3 и этанола 1,0-1,5 г/дм3 (Промышленный регламент на производство растворителей: ацетона, бутанола и этанола способом брожения. ПР64-35-89, г.Ефремов, 1989).

К недостаткам известного способа производства органических растворителей относятся: недостаточно высокий выход растворителей, в частности, н-бутанола, использование ценного пищевого сырья - муки для сбраживания.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение выхода н-бутилового спирта в 1,38 раза и сокращение продолжительности процесса брожения на 8 часов. Указанный технический результат достигается тем, что в качестве сырья для получения органических растворителей используют дешевое высокопродуктивное инулинсодержащее растительное сырье - не продовольственного ряда - топинамбур.

Способ осуществляют следующим образом. Топинамбур моют, клубни измельчают на дробилке, измельченную массу смешивают с водой из расчета 4,8% по условному крахмалу (инулину), проводят водно-тепловую обработку измельченной массы при 0,8 атм в течение 20-25 минут, охлаждают до температуры 37±2°C, затем в подготовленное сусло засевают среды ацетонобутиловых бактерий и проводят анаэробное брожение в течение 60 часов при 37°C±2°C. Количество бактериальной культуры составляет 10% от объема среды. В результате брожения получается бражка, в которой содержатся растворители, примесные соединения (органические кислоты и сухие вещества, состоящие из несброженных углеводов, протеина), кроме того, бражка содержит растворенные газы брожения - углекислый и водород. Для выделения растворителей из бражки и разделения друг от друга бражку их подвергают перегонке и ректификации.

Способ получения растворителей иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1 (по традиционному способу). Готовят мучной затор путем смешивания ржаной обдирной муки крахмалистостью 46-50% с горячей водопроводной водой из расчета 4,8% по условному крахмалу. Полученную массу разваривают в течение 60 мин и стерилизуют при 1,5 атм водяного пара в течение 1,5 ч. Далее охлаждают сусло до температуры 37±2°C и засевают ацетонобутиловыми бактериями в количестве 10% от объема сусла. Брожение проводят при температуре 37°C в течение 68-72 часа.

Пример 2 (по предлагаемому способу). Для получения органических растворителей топинамбур с содержанием сбраживаемых углеводов 18% и влаги 70% измельчают на дробилке до частиц размером не более 1 мм, затем смешивают с водой из расчета 4,8% по условному инулину, подвергают водно-тепловой обработке при 0,8 атм водяного пара в течение 25 минут. Полученное сусло охлаждают до 37±2°C, засевают ацетонобутиловыми бактериями в количестве 10% от объема сусла. Процесс брожения осуществляют при температуре 37°C в течение 60 часов.

Экспериментальные результаты представлены в таблице.

Таблица
Способ Содержание растворителей, г/дм3 Содержание бутанола, % Время брожения, ч
Ацетон Бутанол Этанол Сумма
Традиционный 43 10,0 1,5 15,6 61,1 68
Предлагаемый 4,2 13,8 1,4 19,4 71,1 60

Как видно из таблицы, предлагаемый способ получения н-бутанола из топинамбура позволяет повысить выход н-бутилового спирта в 1,38 раза по сравнению с контролем и сократить продолжительность брожения на 8 ч.

Способ получения н-бутилового спирта из топинамбура, характеризующийся тем, что предусматривает измельчение клубней до частиц размером не более 1 мм, смешивание измельченной массы с водой из расчета 4,8% по инулину, проведение водно-тепловой обработки при 0,8 атм в течение 20-25 мин и охлаждение, затем полученное сусло засевают ацетонобутиловыми бактериями в количестве 10% от объема сусла и проводят анаэробное брожение в течение 60-66 ч при температуре 37±2°C, после чего полученную бражку подвергают перегонке и ректификации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биотехнологии и касается способа биологического получения н-бутанола и микроорганизма Clostridia acetobutylicum, используемого в таком способе.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к получению штамма - продуцента н-бутанола, используемого в качестве органического растворителя, биотоплива и основы для синтеза многих промышленно ценных органических соединений.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к получению штамма-продуцента н-бутанола, используемого в качестве органического растворителя, биотоплива и основы для синтеза многих промышленноценных органических соединений.

Изобретение относится к биотехнологии и генной инженерии и касается ферментативного способа получения 1-бутанола с использованием бактериальной клетки. .

Изобретение относится к микробиологии. .
Изобретение относится к микробиологической промышленности. .
Изобретение относится к микробиологической промышленности. .
Изобретение относится к микробиологической промышленности. .
Изобретение относится к микробиологической промышленности. .
Изобретение относится к биотехнологии. Способ получения комплекса органических растворителей, включающего ацетон, бутанол и этанол, из возобновляемого растительного целлюлозосодержащего сырья включает измельчение до размера частиц 20-80 мкм. Осуществляют предварительное осахаривание измельченного сырья в течение 1-5 ч при 45-55°С. Последующее одновременное осахаривание углеводов и ферментацию получаемых гидролизатов ведут при 28-34оС в течение 45-50 ч под действием биокатализатора. Указанный биокатализатор представляет собой клетки бактерий Clostridium acetobutylicum В-4786, иммобилизованные в криогель поливинилового спирта в виде цилиндрических гранул, имеющих диаметр и высоту 3-5 мм. Способ позволяет увеличить продуктивность процесса до 0,464 г/л/ч и суммарную концентрацию органических растворителей до 23,3 г/л. 3 з.п. ф-лы, 9 пр.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ получения спиртов и/или ацетона из целлюлозного или лигноцеллюлозного субстрата. Способ включает стадию щелочной предварительной обработки субстрата, содержащую стадию нагрева в присутствии щелочного химического реактива для получения предварительно обработанного субстрата. Стадии доведения рН до значения от 4,5 до 5,5 и ферментативного гидролиза предварительно обработанного субстрата для получения гидролизата, состоящего из жидкой фазы, содержащей сахара, и твердый остаток. Стадию спиртовой ферментации гидролизата, стадию разделения/очистки для получения одного или несколько очищенных спиртов и/или растворителей. Стадию экстракции твердого остатка, стадию кислотной варки для получения одной фракции экстрагированного твердого остатка. Предложенное изобретение обеспечивает улучшение выхода веществ и валоризации твердых осадков. 13 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 пр.
Изобретение относится к гидролизной промышленности, в частности к способам очистки гидролизатов лигноцеллюлозного сырья от ингибиторов ацетонобутилового брожения, и может быть использовано при подготовке питательных сред для получения биоэтанола, биобутанола, ацетона. Способ включает обработку гидролизатов группой микроорганизмов, причем в качестве консорциума микроорганизмов используется активный ил канализационных очистных сооружений, предварительно адаптированный к питательному субстрату на основе веществ, ингибирующих ацетонобутиловое брожение. Используется активный ил городских канализационных очистных сооружений, бактериальная компонента которого представлена бактериями родов Pseudomonas (64%), Bacillus (18%), Zooglea (7%), Micrococcus(5%), Chromobacterium (3%), Acinetobacter (2%), Citrobacter (1%). Также используется активный ил канализационных очистных сооружений свиноводческих предприятий, бактериальная компонента которого представлена бактериями родов Nocardia (35%), Rhodococcus (28%), Micrococcus (18%), Pseudomonas (13%), Bacillus (6%). Изобретение позволяет избавиться от ингибирующих факторов в процессе сбраживания гидролизатов лигноцеллюлозного сырья, позволяет избежать коррозии гидролизного оборудования, а также способствует оптимизации микробной культуры. 2 з.п. ф-лы, 4 пр.

Настоящее изобретение относится к способу получения бутанола, который имеет важное промышленное значение как исходное сырье для получения химических и фармацевтических продуктов, а также в качестве растворителя и топлива. Способ включает: стадию А, где содержащий бутанол раствор, полученный путем микробиологической ферментации, фильтруют через нанофильтрационную мембрану и содержащий бутанол раствор выделяют со стороны фильтрата; стадию В, где указанный содержащий бутанол раствор, полученный на стадии А, пропускают через обратноосмотическую мембрану и, таким образом, его концентрируют с тем, чтобы вызвать разделение двух фаз на бутанольную фазу и водную фазу; и стадию С, где бутанол выделяют из указанной бутанольной фазы, полученной на стадии В. Предлагаемый способ позволяет получить бутанол высокой степени чистоты. 9 з.п. ф-лы, 2 ил., 10 табл., 15 пр.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложены способ получения С2-С6спиртов из метансодержащего сырья, оборудование для получения С2-С6спиртов и способ получения топлива для моторизованного транспорта. Способ получения С2-С6спиртов включает риформинг метансодержащего сырья в первом риформере с получением первого потока продукта, включающего CO, H2 и CO2. Риформинг части первого потока продукта и/или части метансодержащего сырья во втором риформере в присутствии пара и кислорода с получением второго потока продукта, включающего CO, H2 и CO2. Бактериальную ферментацию с использованием ацетогенных анаэробных бактерий первого и второго потоков продукта с получением третьего потока продукта, включающего водный раствор С2-С6спирта, питательные вещества и промежуточные продукты реакции, а также четвертого потока продукта, включающего СО, Н2 и CO2. Возврат части четвертого потока продукта в метансодержащее сырье и выделение части С2-С6спирта из третьего потока продукта с получением пятого потока продукта и охлаждение части пятого потока продукта. Возврат части охлажденного пятого потока продукта в ферментер. Способ получения топлива включает осуществление стадий риформинга и ферментации природного газа с получением продукта, включающего С2-С6спирт, выделение части одного С2-С6спирта, сушку выделенного С2-С6спирта. Изобретения обеспечивают высокую степень превращения монооксида углерода, эффективное получение синтез-газа с последующей ферментацией. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к биотехнологической промышленности. Предложен способ получения химического вещества, продуцируемого микроорганизмом (микроорганизмами) путем непрерывной ферментации сахарного сиропа, полученного из целлюлозосодержащей биомассы. Способ включает фильтрацию культуральной жидкости микроорганизма(ов) через разделительную мембрану; сохранение не прошедшей через фильтр жидкости в культуральной жидкости или возврат обратным потоком не прошедшей через фильтр жидкости в культуральную жидкость; добавление исходного сырья для ферментации в культуральную жидкость и извлечение продукта. Соотношение пентозы к гексозе в сахарном сиропе от 1:9 до 9:1, при этом пентозой является ксилоза. Коэффициент переноса кислорода (KLa) равен не более 150 час-1. Для метаболизма пентозы микроорганизм(ы) использует(ют) изомеразу ксилозы. Изобретение обеспечивает высокий выход химического вещества. 5 з.п. ф-лы, 17 табл., 39 пр.

Изобретение относится к биотехнологической промышленности. Предложен способ получения химического вещества, продуцируемого микроорганизмом(ами) посредством непрерывной ферментации сахарного сиропа, полученного из целлюлозосодержащей биомассы. Способ включает фильтрацию культуральной жидкости через разделительную мембрану, сохранение не подвергнутой фильтрованию жидкости или возвращение не подвергнутой фильтрованию жидкости в культуральной(ую) жидкости(ь), добавление в культуральную жидкость исходного материала для ферментации и выделение химического продукта. Используемый микроорганизм(ы) подвергается подавлению катаболитами. Отношение пентозы к гексозе в сахарном сиропе от 1:9 до 9:1. Концентрация пентозы в фильтрате не более 5 г/л, при этом пентозой является ксилоза. Изобретение обеспечивает высокий выход химического вещества. 4 з.п. ф-лы, 35 табл., 37 пр.

Изобретение относится к биотехнологической промышленности. Предложен способ получения химического вещества, продуцируемого микроорганизмом(ами) путем непрерывной ферментации сахарного сиропа, полученного из целлюлозосодержащей биомассы. Способ включает фильтрацию культуральной жидкости микроорганизма(ов) через разделительную мембрану; сохранение не прошедшей через фильтр жидкости в культуральной жидкости или возврат обратным потоком не прошедшей через фильтр жидкости в культуральную жидкость; добавление исходного сырья для ферментации в культуральную жидкость; извлечение продукта. Соотношение пентозы к гексозе в сахарном сиропе от 1:9 до 9:1, при этом пентозой является ксилоза. Коэффициент переноса кислорода(KLa) равняется от 5 до 300 час-1. Для метаболизма пентозы микроорганизм(ы) использует(ют) редуктазу ксилозы и дегидрогеназу ксилита. Изобретение обеспечивает высокий выход химического вещества. 6 з.п. ф-лы, 8 табл., 25 пр.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ получения С4-веществ, в частности, масляной кислоты, бутанола и их производных и применение этанола и/или ацетата в предложенном способе. Способ предусматривает стадию контакта водной среды, содержащей ацетогенную бактериальную клетку из группы, в частности, включающей Clostridium, Moorella и Carboxythermus, с синтез-газом при анаэробных условиях и температуре от 30 до 40°C. Применение этанола и/или ацетата приводит к увеличению выхода целевого продукта. Изобретения обеспечивают получение целевого продукта из синтез-газа в отсутствие углеводов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ выделения бутанола из культуральной среды. Способ включает ускоренную ультразвуком сорбцию гидрофобным твердым сорбентом бутанола, ацетона и этанола из культуральной среды, обезвоживание сорбента и десорбцию бутанола, ацетона и этанола из сорбента в СВЧ реакторе. Изобретение обеспечивает сокращение длительности процесса, возможность возврата биомассы бактерий, биосинтезирующих бутанол, ацетон, этанол, обратно в процесс и многократное использование сорбента после десорбции бутанола, ацетона и этанола. 2 табл., 2 пр.

Способ предусматривает получение н-бутилового спирта путем анаэробного сбраживания ацетонобутиловыми бактериями сусла, полученного из измельченных клубней топинамбура. Изобретение позволяет увеличить выход н-бутилового спирта, сократить время сбраживания и снизить себестоимость получаемого продукта. 2 пр., 1 табл.

Наверх